低温自动化立体仓库设计

来源:用户上传      作者: 郝隆誉　王栋生

　　我国地域辽阔，要确保低温食品在制造，储存、输送及销售等流通过程中保持低温状态，以保证食品品质，就需有完善的冷冻、冷藏设施、物流装备以及快速运作的物流体系。在先进国家，普遍采用以移动式货架为主导的冷冻、冷藏自动化立体仓库。在我国，冷冻、冷藏立体仓库技术成熟，但通过检索及多个渠道获得的信息表明，目前我国还没有一座真正意义上的自动化冷冻、冷藏立体仓库。也就是说，在低温环境下，采用自动化控制、运用机械设备自动存取的立体仓库至今仍为空白。
　　冷冻、冷藏立体仓库是低温环境下的恒温库，要保持温度的低与恒需要方方面面的设施和技术予以支持。要实现低温状态下的自动化控制，实施无人化存取，需要配备适应低温环境的设施和设备。冷冻、冷藏自动化立体仓库应满足以下要求：
　　
　　总体要求
　　
　　1．整体设施要求
　　低温库的土建工程与常温库是不一样的，尤其是配备有轨巷道堆垛机、高层货架的自动化立体仓库，库面地基除要防湿、防冻、地面要设保温层外，地基还需具备足够的承载能力，同时还必须考虑由于低温库在除霜、除水时产生水流的排放，库内要有排水通道，排水通道要根据库内设施位置确定。
　　不同温域对设施有不同的要求，它涉及到执行设备材料的选用；组合结构的型式；安装工艺；电气控制件的选择、安装方式等。
　　库房要保持低温环境，需高效制冷与保温，与普通低温库相比，还需考虑执行设备表面结霜、结冰的预防与清除。
　　库内设施在结构上，与普通库也有差别。需要注意构件温度应力的预防与消除，防止设施结构的冷桥效应，穿堂的合理配置。
　　对于常温库，由于季节交替带来温度变化，因而材料产生热涨冷缩，形成交变应力，导致材料与结构间的疲劳损伤。而低温库是低温环境下的恒温库，所以无须考虑温度应力影响。
　　
　　2．执行设备要求
　　执行装备如堆垛机，输送机与普通自动化立体仓库相比，从设计到制造都相对复杂，设备结构必须适应特殊要求，特别是环境达到冷冻温度时，首先要考虑设备在低温状态下如何保持正常运转。设施库必须避免采用低温冷脆性材料。对金属材料应用规范来讲，一般温域划分以-30℃为界，低于-30℃要选用低温性能好的材料。在制造过程中，各种构件需采用适应低温条件的加工工艺。构件的连接方式、构件的组装方式也必须适应低温条件。尤其是电气控制的可靠性，对自动化立体仓库的正常运作至关重要。再者运行车轮与导轨打滑的消除，低温润滑油的选用也不可忽略。
　　
　　3．热流控制要求
　　当物体内部温度不均匀时，热量会自动地从高温处传递到低温处，它是热交换的基本规则。其方式有三种：传导、对流、辐射。冷藏、冷冻库内热交换以传导与对流为主。适当的温度及湿度．均匀的空气流速及分布，良好的卫生控制，有利于库内温度的均匀．至于温度系数的高低不会影响设备的正常运作。
　　热流干扰有多种形式，如货物的输入造成热量的入侵，货物的呼吸、库内照明、库门的开闭，又如出入通道形成热量的对流，作业热(如库内电器运转热、工作人员散热等)的散发，这些都会带来库内温度的变化。要保持良好的低温环境，在设计结构布局、物流路径确定时必须考虑有效避免、降低热流干扰。同时迅速降低物品入库温度是很重要的措施，其中制品预冷是重要环节，可有效减少入库后对库内温度的干扰，所以预冷设施的合理配备必不可少。
　　对流是形成温度干扰最显著的形式，温差越大，对流越强，因此阻断热流是控制温度的关键。阻挡气体的流动有多种形式，有些看似简单的措施，却起着意想不到的作用，如在通道口挂帘，避免开通时的瞬时对流，是阻断空气对流极为经济有效的方式。
　　
　　4．电气控制要求
　　电器元件在低温状态下的安全性、实用性和耐久性是自动化控制的关键，也就是说电器元件必须有高可靠度指标。同时安装的工艺直接影响控制质量，也必须有高可靠度要求。配电柜保温、防霜、电气独立元件的保温与防冻措施，滑导线运行机构的保温防霜方式，电刷加热温度等均需适宜。
　　有些电器元件无低温性环境工作性能，需要个体保温。有些电器元件出现故障后会产生冻结，如何解冻，实施快速维修，恢复功能，将直接影响自动化立体仓库的正常运行和工作效率，是必须完善解决的问题。
　　
　　5．弱化“冷桥”效应
　　在库内构件与库体连接部位，电缆的出入通道，应当连续而均匀地覆盖保温材料，如果在实际设计和施工中造成“短路”，形成“冷桥”将导致该部位形成热交换源，致使建筑物的整体保温性能下降。“冷桥”的存在会造成冷凝现象，构件表面凝结的水滴，会影响建筑中设备以及产品的安全，并导致金属表面腐蚀，影响建筑物的正常使用。
　　
　　设备的维护要求
　　
　　在常温库，设备维修可以正常进行，但在零下30℃甚至零下60℃的仓库里，即使配备防寒服，维修人员也只能工作半个小时最多一个小时。因此维修的快捷是必须考虑的因素，这就要求机械结构合理，具备快速更换、快速拆卸性能。同时，要考虑配备方便维修的辅助设施与工位器具。必要时，要具备实施快速出库的方式与泊位。
　　
　　总体规划阶段注意的问题
　　
　　1．在方案规划阶段．要与客户进行全面的沟通。对不同的商品特性要有非常深入的了解，对制品公司的企业管理系统也要有充分的了解，同时应该让制品公司对物流系统集成商所做的每一步都理解认可。因为建设冷库是不允许失败的，冷库一旦建设失败就是废库，无法挽救。
　　2．结合我国国情，适应国内市场需求，在规划和设计低温物流系统时还应注意以下几点：
　　a．在规划准备阶段，应分析上游供应商、下游顾客特性，确定中间节点的设施配备。
　　b．系统规划包括对物流路线、流动频率、设施规模进行设计．要形成快捷合理的储存物流供应链。
　　c．因为不同制品、不同企业具有不同的特点，设计要满足个性化要求。
　　d．对技术经济性指标，应结合企业经济实力、物流水平要求，选择相应的规模与自动化程度。

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